(57)【要約】モータのベクトル制御方法、装置及び航空機であって、前記方法は、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信するステップ（Ｓ１）と、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得するステップ（Ｓ２）と、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得するステップ（Ｓ３）と、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいてモータのベクトル制御を行うステップ（Ｓ４）と、を含む。該方法は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動及び騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決する。【選択図】図１
2019527532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信するステップと、
前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得するステップと、
ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得するステップと、
前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータのベクトル制御を行うステップと、
を含むモータのベクトル制御方法。
【請求項２】
前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得することは、
前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得することと、
前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得することと、を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
下記式によって前記第１の指定電圧信号を取得する
請求項２に記載の方法。
2019527532.tif 000216
（ただし、
2019527532.tif 000217
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000218
は、現在のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000219
は、前記モータの起動時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000220
は、前記モータが最大出力に達する時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000221
は、最大出力電圧である。）
【請求項４】
前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出することは、
前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出することと、
現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得することと、
前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出することと、を含む
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
下記式によって前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する
請求項４に記載の方法。
2019527532.tif 000222
（ただし、
2019527532.tif 000223
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000224
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000225
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項６】
前記加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線を含む
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記加減速曲線が前記直線加減速曲線である場合、次の時点の前記モータのｑ軸電圧は下記式によって算出され取得される
請求項６に記載の方法。
2019527532.tif 000226
（ただし、
2019527532.tif 000227
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000228
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000229
は、現時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000230
は、ステップサイズである。）
【請求項８】
次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出した後、
前記モータのｑ軸電流を取得することと、
前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行うことと、
振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行うことと、をさらに含む
請求項４に記載の方法。
【請求項９】
下記式によって前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う
請求項８に記載の方法。
2019527532.tif 000231
（ただし、
2019527532.tif 000232
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000233
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000234
及び
2019527532.tif 000235
は、それぞれＰＩ調節の比例ゲイン及び積分ゲインであり、
2019527532.tif 000236
は、前記モータのｑ軸最大電流であり、
2019527532.tif 000237
は、前記モータのｑ軸最小電流であり、
2019527532.tif 000238
は、前記モータのｑ軸電流であり、
2019527532.tif 000239
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000240
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項１０】
下記式によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う
請求項８に記載の方法。
2019527532.tif 000241
（ただし、
2019527532.tif 000242
は、振幅制限処理後の次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000243
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000244
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000245
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000246
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000247
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項１１】
パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する受信モジュールと、
前記受信モジュールに接続され、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する電圧指定モジュールと、
前記電圧指定モジュールに接続され、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータのベクトル制御を行う制御モジュールと、
を備えるモータのベクトル制御装置。
【請求項１２】
前記電圧指定モジュールは、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する場合、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得し、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記電圧指定モジュールは、下記式によって前記第１の指定電圧信号を取得する
請求項１２に記載の装置。
2019527532.tif 000248
（ただし、
2019527532.tif 000249
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000250
は、現在のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000251
は、前記モータの起動時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000252
は、前記モータが最大出力に達する時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000253
は、最大出力電圧である。）
【請求項１４】
前記制御モジュールは、
前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する第１の算出ユニットと、
前記第１の算出ユニットに接続され、現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得し、前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出する第２の算出ユニットと、を含む
請求項１１乃至１３のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の算出ユニットは、下記式によって前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する
請求項１４に記載の装置。
2019527532.tif 000254
（ただし、
2019527532.tif 000255
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000256
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000257
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項１６】
前記加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線を含む
請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記加減速曲線が前記直線加減速曲線である場合、次の時点の前記モータのｑ軸電圧は下記式によって算出され取得される
請求項１６に記載の装置。
2019527532.tif 000258
（ただし、
2019527532.tif 000259
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000260
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000261
は、現時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000262
は、ステップサイズである。）
【請求項１８】
前記制御モジュールは、
前記モータのｑ軸電流を取得する電流取得ユニットと、
前記電流取得ユニットに接続され、前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う第１の処理ユニットと、
前記第１の処理ユニットに接続され、振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う第２の処理ユニットと、をさらに含む
請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の処理ユニットは、下記式によって前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う
請求項１８に記載の装置。
2019527532.tif 000263
（ただし、
2019527532.tif 000264
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000265
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000266
及び
2019527532.tif 000267
は、それぞれＰＩ調節の比例ゲイン及び積分ゲインであり、
2019527532.tif 000268
は、前記モータのｑ軸最大電流であり、
2019527532.tif 000269
は、前記モータのｑ軸最小電流であり、
2019527532.tif 000270
は、前記モータのｑ軸電流であり、
2019527532.tif 000271
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000272
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項２０】
前記第２の処理ユニットは、下記式によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う
請求項１８に記載の装置。
2019527532.tif 000273
（ただし、
2019527532.tif 000274
は、振幅制限処理後の次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000275
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000276
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000277
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000278
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000279
は、前記モータのｄ軸電圧である。）
【請求項２１】
請求項１１乃至２０のうちいずれか一項に記載のモータのベクトル制御装置を備える航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御の技術分野に関し、特に、モータのベクトル制御方法、装置及び航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
今、無人航空機に応用されるモータは、ほとんど三相ブラシレスＤＣモータであり、電子ガバナによってモータを制御する。
【０００３】
現在の市場では、６拍式の方形波ガバナを用いてモータを制御することがよくあり、即ち、入力したパルス幅信号をＰＷＭ（PulseWidth Modulation、パルス幅変調）信号のデューティ比に変換してモータの速度調節を行う。しかし、電気角の１サイクル内に６回の位相変換しかできず、電流波形が方形波であるため、大きなトルクリップルが発生し、該リップルは、航空機（例えば、無人航空機）のプロペラの振動を引き起こすため、航空機全体の安定性に一定の影響を与えるとともに、大きな騒音が発生する。
【０００４】
また、ベクトル制御方法を用いてモータを制御することもあり、即ち、電気角の１サイクル内にローターの位置に基づいて、電圧ベクトルを連続して出力するように制御し、出力した電流波形が正弦波であるため、トルクを安定して出力することを実現することができる。しかし、通常のベクトル制御方法は、一般的には閉ループ速度制御方式であるため、直接航空機に応用されると、以下の問題がある。
【０００５】
（１）飛行制御装置から電子ガバナに出力される信号は、０％から１００％のパルス幅信号であり、それぞれ速度に従って指定された最小回転数及び最大回転数は必要である。最大回転数が設定されると、電池の電圧が徐々に低下するため、出力は最大回転数に達すことができないおそれがあり、航空機は制御不能になる。
【０００６】
（２）飛行制御装置は、安定した飛行姿勢にある場合、変化しているパルス幅信号を出力するため、速度の所与が急激に変化し、閉ループ速度制御により、出力トルクが急激に変化するので、航空機のボディに激しいジッタが生じ、航空機は、安定して運転することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、関連技術における課題の一つを少なくとも一定の程度で解決することを目的とする。
【０００８】
このため、本発明の１番目の目的は、モータのベクトル制御方法を提供することであり、該方法は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動と騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決する。
【０００９】
本発明の２番目の目的は、モータのベクトル制御装置を提供することである。
【００１０】
本発明の３番目の目的は、航空機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の第１の実施の形態は、モータのベクトル制御方法を提供し、ＰＰＭ（Pulse Position Modulation、パルス位置変調）信号を受信するステップと、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得するステップと、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得するステップと、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータのベクトル制御を行うステップと、を含む。
【００１２】
本発明の実施例によるモータのベクトル制御方法では、ＰＰＭ信号を受信し、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得し、そして、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて、次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、最後に、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいて、モータのベクトル制御を行う。該方法は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動及び騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決する。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得することは、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得することと、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得することと、を含む。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、下記式によって前記第１の指定電圧信号を取得する。
【００１５】
2019527532.tif 000003
【００１６】
ただし、
2019527532.tif 000004
【００１７】
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000005
【００１８】
は、現在のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000006
【００１９】
は、前記モータの起動時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000007
【００２０】
は、前記モータが最大出力に達する時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000008
【００２１】
は、最大出力電圧である。
【００２２】
本発明の一実施例によれば、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出することは、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出することと、現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得することと、前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出することと、を含む。
【００２３】
本発明の一実施例によれば、下記式によって前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する。
【００２４】
2019527532.tif 000009
【００２５】
ただし、
2019527532.tif 000010
【００２６】
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000011
【００２７】
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000012
【００２８】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【００２９】
本発明の一実施例によれば、前記加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線を含む。
【００３０】
本発明の一実施例によれば、前記加減速曲線が前記直線加減速曲線である場合、次の時点の前記モータのｑ軸電圧は下記式によって算出され取得される。
【００３１】
2019527532.tif 000013
【００３２】
ただし、
2019527532.tif 000014
【００３３】
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000015
【００３４】
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000016
【００３５】
は、現時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000017
【００３６】
は、ステップサイズである。
【００３７】
本発明の一実施例によれば、次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出した後、前記モータのｑ軸電流を取得することと、前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ（Proportional Integral、比例積分）調節及び振幅制限処理を行うことと、振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行うことと、をさらに含む。
【００３８】
本発明の一実施例によれば、下記式によって前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う。
【００３９】
2019527532.tif 000018
【００４０】
ただし、
2019527532.tif 000019
【００４１】
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000020
【００４２】
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000021
【００４３】
及び
2019527532.tif 000022
【００４４】
は、それぞれＰＩ調節の比例ゲイン及び積分ゲインであり、
2019527532.tif 000023
【００４５】
は、前記モータのｑ軸最大電流であり、
2019527532.tif 000024
【００４６】
は、前記モータのｑ軸最小電流であり、
2019527532.tif 000025
【００４７】
は、前記モータのｑ軸電流であり、
2019527532.tif 000026
【００４８】
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000027
【００４９】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【００５０】
本発明の一実施例によれば、下記式によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う。
【００５１】
2019527532.tif 000028
【００５２】
ただし、
2019527532.tif 000029
【００５３】
は、振幅制限処理後の次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000030
【００５４】
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000031
【００５５】
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000032
【００５６】
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000033
【００５７】
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000034
【００５８】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【００５９】
上記目的を達成するために、本発明第２の実施の形態に提供されるモータのベクトル制御装置は、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する受信モジュールと、前記受信モジュールに接続され、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する電圧指定モジュールと、前記電圧指定モジュールに接続され、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータのベクトル制御を行う制御モジュールと、を備える。
【００６０】
本発明の実施例によるモータのベクトル制御装置では、受信モジュールはＰＰＭ信号を受信し、電圧指定モジュールは、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得し、制御モジュールは、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいてモータのベクトル制御を行う。該装置は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動及び騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決する。
【００６１】
本発明の一実施例によれば、前記電圧指定モジュールは、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する場合、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得し、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する。
【００６２】
本発明の一実施例によれば、前記電圧指定モジュールは、下記式によって前記第１の指定電圧信号を取得する。
【００６３】
2019527532.tif 000035
【００６４】
ただし、
2019527532.tif 000036
【００６５】
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000037
【００６６】
は、現在のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000038
【００６７】
は、前記モータの起動時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000039
【００６８】
は、前記モータが最大出力に達する時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000040
【００６９】
は、最大出力電圧である。
【００７０】
本発明の一実施例によれば、前記制御モジュールは、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する第１の算出ユニットと、前記第１の算出ユニットに接続され、現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得し、前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出する第２の算出ユニットと、を含む。
【００７１】
本発明の一実施例によれば、前記第１の算出ユニットは、下記式によって前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する。
【００７２】
2019527532.tif 000041
【００７３】
ただし、
2019527532.tif 000042
【００７４】
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000043
【００７５】
は、前記第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000044
【００７６】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【００７７】
本発明の一実施例によれば、前記加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線を含む。
【００７８】
本発明の一実施例によれば、前記加減速曲線が前記直線加減速曲線である場合、次の時点の前記モータのｑ軸電圧は下記式によって算出され取得される。
【００７９】
2019527532.tif 000045
【００８０】
ただし、
2019527532.tif 000046
【００８１】
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000047
【００８２】
は、前記モータのｑ軸の指定電圧であり、
2019527532.tif 000048
【００８３】
は、現時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000049
【００８４】
は、ステップサイズである。
【００８５】
本発明の一実施例によれば、前記制御モジュールは、前記モータのｑ軸電流を取得する電流取得ユニットと、前記電流取得ユニットに接続され、前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う第１の処理ユニットと、前記第１の処理ユニットに接続され、振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う第２の処理ユニットと、をさらに含む。
【００８６】
本発明の一実施例によれば、前記第１の処理ユニットは、下記式によって前記モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行う。
【００８７】
2019527532.tif 000050
【００８８】
ただし、
2019527532.tif 000051
【００８９】
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000052
【００９０】
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000053
【００９１】
及び
2019527532.tif 000054
【００９２】
は、それぞれＰＩ調節の比例ゲイン及び積分ゲインであり、
2019527532.tif 000055
【００９３】
は、前記モータのｑ軸最大電流であり、
2019527532.tif 000056
【００９４】
は、前記モータのｑ軸最小電流であり、
2019527532.tif 000057
【００９５】
は、前記モータのｑ軸電流であり、
2019527532.tif 000058
【００９６】
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000059
【００９７】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【００９８】
本発明の一実施例によれば、前記第２の処理ユニットは、下記式によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う。
【００９９】
2019527532.tif 000060
【０１００】
ただし、
2019527532.tif 000061
【０１０１】
は、振幅制限処理後の次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000062
【０１０２】
は、次の時点の前記モータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000063
【０１０３】
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000064
【０１０４】
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000065
【０１０５】
は、最大出力電圧であり、
2019527532.tif 000066
【０１０６】
は、前記モータのｄ軸電圧である。
【０１０７】
また、本発明の実施例は、上述したモータのベクトル制御装置を備える航空機をさらに提供する。
【発明の効果】
【０１０８】
本発明の実施例の航空機は、上述したモータのベクトル制御装置によって、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動と騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決し、航空機全体の性能を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施例によるモータのベクトル制御方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例によるモータのｑ軸電圧の算出のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例によるモータのベクトル制御装置を示す模式ブロック図である。
【図４】本発明の一実施例によるモータの制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１０】
以下、本発明の実施例を詳しく説明する。上記実施例の例を図面に示しているが、一貫して同一のまたは類似した符号は、同一のまたは類似した素子或いは同一のまたは類似した機能を有する素子を表す。以下、図面を参照して説明する実施例は、例示的なものであり、本発明を解釈するためのものであるが、本発明を制限していると理解してはならない。
【０１１１】
本願の実施例をよりよく理解してもらうために、以下、本願の実施例に記載の用語を下記の通り解釈する。ｄ軸とはモータにおける直軸であり、ｑ軸とはモータにおける横軸である。
【０１１２】
以下、本発明の実施例に提案されるモータのベクトル制御方法、装置及び航空機について図面を参照して説明する。
【０１１３】
図１は、本発明の実施例によるモータのベクトル制御方法のフローチャートである。図１に示すように、該モータのベクトル制御方法は、以下のステップを含む。
【０１１４】
Ｓ１：パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する。
【０１１５】
具体的には、航空機の応用において、飛行制御装置によってＰＰＭ信号を電子ガバナに出力することができ、電子ガバナは、受信したＰＰＭ信号に基づいてモータを制御する。
【０１１６】
例えば、本発明の一例において、ＰＰＭ信号は、正パルス幅が１〜２ｍｓで、周波数が５０〜４００Ｈｚである周期的なＰＷＭ信号であることができる。なお、本発明の実施例において、ＰＰＭ信号は、アナログ電圧またはシリアル通信等の方式により指定されてもよい。
【０１１７】
Ｓ２：ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する。
【０１１８】
本発明の一実施例によれば、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得することは、ＰＰＭ信号のパルス幅を取得することと、ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて第１の指定電圧信号を取得することとを含む。
【０１１９】
具体的には、下記式（１）によって第１の指定電圧信号を取得することができる。
【０１２０】
2019527532.tif 000067
(１)      
ただし、   
2019527532.tif 000068
【０１２１】
は、第１の指定電圧信号であり、
2019527532.tif 000069
【０１２２】
は、現在のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000070
【０１２３】
は、モータの起動時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000071
【０１２４】
は、モータが最大出力に達する時のＰＰＭ信号のパルス幅であり、
2019527532.tif 000072
【０１２５】
は、最大出力電圧であり、アルゴリズムにおける出力がｐｕ（per unit）値であるため、
2019527532.tif 000073
【０１２６】
である。
【０１２７】
Ｓ３：ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得する。
【０１２８】
具体的には、モータの三相電圧及び三相電流をサンプリングし、そして、下記式（２）によって三相電流をクラーク変換させることで、二相静止座標系における
2019527532.tif 000074
【０１２９】
軸電流及び
2019527532.tif 000075
【０１３０】
軸電流を取得することができる。
【０１３１】
2019527532.tif 000076
(２)
ただし、
2019527532.tif 000077
【０１３２】
、
2019527532.tif 000078
【０１３３】
、
2019527532.tif 000079
【０１３４】
はモータの三相電流であり、
2019527532.tif 000080
【０１３５】
、
2019527532.tif 000081
【０１３６】
は、それぞれ二相静止座標系における
2019527532.tif 000082
【０１３７】
軸電流及び
2019527532.tif 000083
【０１３８】
軸電流である。
【０１３９】
また、下記式（３）によって三相電圧をクラーク変換させることで、二相静止座標系における
2019527532.tif 000084
【０１４０】
軸電圧及び
2019527532.tif 000085
【０１４１】
軸電圧を取得する。
【０１４２】
2019527532.tif 000086
(３)
ただし、
2019527532.tif 000087
【０１４３】
、
2019527532.tif 000088
【０１４４】
、
2019527532.tif 000089
【０１４５】
はモータの三相電圧であり、
2019527532.tif 000090
【０１４６】
、
2019527532.tif 000091
【０１４７】
は、それぞれ二相静止座標系における
2019527532.tif 000092
【０１４８】
軸電圧及び
2019527532.tif 000093
【０１４９】
軸電圧である。
【０１５０】
その後、鎖交磁束観測法（例えば、モデル規範型適応、スライディングモード制御等）によりモータのローターの鎖交磁束角度
2019527532.tif 000094
【０１５１】
を概算し、二相静止座標系における
2019527532.tif 000095
【０１５２】
軸電流
2019527532.tif 000096
【０１５３】
及び
2019527532.tif 000097
【０１５４】
軸電流
2019527532.tif 000098
【０１５５】
をパーク変換させることで、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流を取得し、下記式（４）に示すようなものである。
【０１５６】
2019527532.tif 000099
(４)
ただし、
2019527532.tif 000100
【０１５７】
、
2019527532.tif 000101
【０１５８】
は、それぞれモータのｄ軸電流及びｑ軸電流である。
【０１５９】
また、本発明の実施例において、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式によりモータを制御し、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式とは、ｄ軸の指定電流を０に設定してＰＩコントローラの指定信号とするとともに、上記式（４）で取得したｄ軸電流
2019527532.tif 000102
【０１６０】
をＰＩコントローラのフィードバック信号とし、ＰＩコントローラによる閉ループ調節を通じて、ｄ軸電流
2019527532.tif 000103
【０１６１】
が、指定電流に追従し、つまり、
2019527532.tif 000104
【０１６２】
に達する。このように、モータの電流は、すべて電磁トルクの発生に用いられ、電磁トルクと電機子電流とが線形比例関係にある。ＰＩコントローラによる閉ループ調節を行った後、モータのｄ軸電圧は、下記式（５）に示すようなものである。
【０１６３】
2019527532.tif 000105
(５)
ただし、
2019527532.tif 000106
【０１６４】
は、モータのｄ軸電圧であり、
2019527532.tif 000107
【０１６５】
、
2019527532.tif 000108
【０１６６】
は、それぞれＰＩコントローラの比例ゲイン及び積分ゲインである。
【０１６７】
Ｓ４：第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいてモータのベクトル制御を行う。
【０１６８】
本発明の一実施例によれば、図２に示すように、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出することは、以下のステップを含む。
【０１６９】
Ｓ４１：第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいてモータのｑ軸の指定電圧を算出する。
【０１７０】
具体的には、下記式（６）によってモータのｑ軸の指定電圧を算出することができる。
【０１７１】
2019527532.tif 000109
(６)
ただし、
2019527532.tif 000110
【０１７２】
は、モータのｑ軸の指定電圧である。
【０１７３】
Ｓ４２：現時点のモータのｑ軸電圧を取得する。
【０１７４】
Ｓ４３：ｑ軸の指定電圧及び現時点のモータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点のモータのｑ軸電圧を算出する。ただし、加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線等を含むことができる。
【０１７５】
具体的には、加減速曲線が直線加減速曲線である場合、次の時点のモータのｑ軸電圧は、下記式（７）によって算出され取得されることができる。
【０１７６】
2019527532.tif 000111
(７)
ただし、
2019527532.tif 000112
【０１７７】
は、次の時点のモータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000113
【０１７８】
は、現時点のモータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000114
【０１７９】
は、ステップサイズであり、例えば、
2019527532.tif 000115
【０１８０】
は０．０１の値を取ることができる。
【０１８１】
次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000116
【０１８２】
を取得した後、該ｑ軸電圧
2019527532.tif 000117
【０１８３】
及びｄ軸電圧
2019527532.tif 000118
【０１８４】
に基づいてモータのベクトル制御を行う。
【０１８５】
本発明の実施例に係わるモータのベクトル制御方法によれば、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、モータの出力電圧がＰＰＭ信号のパルス幅に伴って変化することを実現し、これにより、最大回転数も電池の電圧に伴って変化し、電圧を制御量とすることで、所与のものとフィードバックされたものとの間で偏差が発生することはないとともに、正弦波電流を出力する方式により、従来の方形波制御に起因するトルクリップルを低減することができ、航空機のプロペラの振動と騒音を効果的に低減し、安定した姿勢の場合、パルス幅の変化が電圧の変化に変換され、回転数が急激に変化することがないため、閉ループ速度制御方式によって、速度のの所与が速すぎることで航空機は定常状態でジッタが生じる問題を効果的に解決する。
【０１８６】
さらに、本発明の一実施例によれば、次の時点のモータのｑ軸電圧を算出した後、モータのｑ軸電流を取得することと、モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行うことと、振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて、次の時点のモータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行うことと、をさらに含む。
【０１８７】
つまり、次の時点のモータのｑ軸電圧を算出した後、さらに、モータのｑ軸電流の振幅制限結果に基づいて、最終に出力した次の時点のモータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う。
【０１８８】
本発明の一実施例によれば、下記式（８）によって次の時点のモータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行うことができる。
【０１８９】
2019527532.tif 000119
(８)
ただし、
2019527532.tif 000120
【０１９０】
は、振幅制限処理後の次の時点のモータのｑ軸電圧であり、
2019527532.tif 000121
【０１９１】
は、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧であり、
2019527532.tif 000122
【０１９２】
は、振幅制限処理後のｑ軸ポジティブ振幅制限電圧である。
【０１９３】
上記式において、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧
2019527532.tif 000123
【０１９４】
及びｑ軸ポジティブ振幅制限電圧
2019527532.tif 000124
【０１９５】
は、下記式（９）によって算出され取得されることができ、即ち、下記式（９）によってモータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行うことができる。
【０１９６】
2019527532.tif 000125
(９)
ただし、
2019527532.tif 000126
【０１９７】
及び
2019527532.tif 000127
【０１９８】
は、それぞれＰＩ調節の比例ゲイン及び積分ゲインであり、
2019527532.tif 000128
【０１９９】
は、モータのｑ軸最大電流で、かつ
2019527532.tif 000129
【０２００】
であり、
2019527532.tif 000130
【０２０１】
は、モータのｑ軸最小電流で、かつ
2019527532.tif 000131
【０２０２】
である。
【０２０３】
具体的な電流制限は、次のとおり、行われる。
2019527532.tif 000132
【０２０４】
の場合、ＰＩコントローラを経た後、負の振幅制限電圧
2019527532.tif 000133
【０２０５】
を得て、そして、出力した次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000134
【０２０６】
に該負の値を重畳することで、出力したｑ軸電圧
2019527532.tif 000135
【０２０７】
を小さくし、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000136
【０２０８】
が小さくされた後、ｑ軸電流
2019527532.tif 000137
【０２０９】
もこれに応じて小さくなり、負のフィードバック閉ループシステムが形成される。負のフィードバック閉ループ制御によって、システムのポジティブ最大電流がｑ軸最大電流
2019527532.tif 000138
【０２１０】
を超えないようにすることができるとともに、加速中に設定された最大電流で加速することを実現することができ、モータの応答速度を高める。
【０２１１】
2019527532.tif 000139
【０２１２】
の場合、振幅制限処理により、
2019527532.tif 000140
【０２１３】
及び
2019527532.tif 000141
【０２１４】
は０に設定され、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000142
【０２１５】
がｑ軸の指定電圧
2019527532.tif 000143
【０２１６】
に追従して変化することを実現する。
【０２１７】
2019527532.tif 000144
【０２１８】
の場合、ＰＩコントローラを経た後、正の振幅制限電圧
2019527532.tif 000145
【０２１９】
を得て、出力した次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000146
【０２２０】
にこの値を重畳することで、出力したｑ軸電圧
2019527532.tif 000147
【０２２１】
を大きくし、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000148
【０２２２】
が大きくされた後、ｑ軸電流
2019527532.tif 000149
【０２２３】
もこれに応じて大きくなり、負のフィードバック閉ループシステムが形成され、電流振幅制限作用を達成する。
【０２２４】
最後に、上記式（８）で得られた次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000150
【０２２５】
及び上記式（５）で得られたｄ軸電圧
2019527532.tif 000151
【０２２６】
を、ＳＶＰＭＷ（Space Vector Pulse Width Modulation、空間ベクトルパルス幅変調）方式により出力信号として６パスＰＷＭ信号に変換し、パワースイッチを駆動してモータを制御する。
【０２２７】
このため、本発明の実施例に係わるモータのベクトル制御方法は、順逆方向の最大電流を制御することで、モータが最大トルクで加減速運転することを実現し、システムの応答速度を高める。
【０２２８】
上述したように、本発明の実施例によるモータのベクトル制御方法では、ＰＰＭ信号を受信し、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得し、そして、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて、次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、最後に、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいて、モータのベクトル制御を行う。該方法は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動と騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決し、また、順逆方向の最大電流を制御することで、モータが最大トルクで加減速運転することを実現し、システムの応答速度を高める。
【０２２９】
図３は、本発明の実施例によるモータのベクトル制御装置を示す模式ブロック図である。図３に示すように、該モータのベクトル制御装置は、受信モジュール１０と、電圧指定モジュール２０と、制御モジュール３０とを備える。
【０２３０】
具体的には、受信モジュール１０は、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する。
【０２３１】
例えば、航空機の応用において、飛行制御装置によってＰＰＭ信号を電子ガバナに出力することができ、電子ガバナにおける受信モジュール１０は、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信し、そして、受信したＰＰＭ信号に基づいてモータを制御する。
【０２３２】
本発明の一例において、ＰＰＭ信号は、正パルス幅が１〜２ｍｓで、周波数が５０〜４００Ｈｚである周期的なＰＷＭ信号である。なお、本発明の実施例において、ＰＰＭ信号は、アナログ電圧またはシリアル通信等の方式により指定されてもよい。
【０２３３】
電圧指定モジュール２０は、受信モジュール１０に接続され、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する。
【０２３４】
本発明の一実施例によれば、電圧指定モジュール２０は、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する場合、電圧指定モジュール２０は、ＰＰＭ信号のパルス幅を取得し、ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて第１の指定電圧信号を取得する。具体的には、上記式（１）によって第１の指定電圧信号
2019527532.tif 000152
【０２３５】
を取得することができる。
【０２３６】
制御モジュール３０は、電圧指定モジュール２０に接続され、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいてモータのベクトル制御を行う。
【０２３７】
具体的には、図４に示すように、制御モジュール３０は、モータのｄ軸電圧を取得する場合に、モータの三相電圧
2019527532.tif 000153
【０２３８】
、
2019527532.tif 000154
【０２３９】
、
2019527532.tif 000155
【０２４０】
及び三相電流
2019527532.tif 000156
【０２４１】
、
2019527532.tif 000157
【０２４２】
、
2019527532.tif 000158
【０２４３】
をサンプリングすることができ、そして、上記式（２）によって三相電流
2019527532.tif 000159
【０２４４】
、
2019527532.tif 000160
【０２４５】
、
2019527532.tif 000161
【０２４６】
をクラーク変換させることで、二相静止座標系における
2019527532.tif 000162
【０２４７】
軸電流
2019527532.tif 000163
【０２４８】
及び
2019527532.tif 000164
【０２４９】
軸電流
2019527532.tif 000165
【０２５０】
を取得し、また、上記式（３）によって三相電圧
2019527532.tif 000166
【０２５１】
、
2019527532.tif 000167
【０２５２】
、
2019527532.tif 000168
【０２５３】
をクラーク変換させることで、二相静止座標系における
2019527532.tif 000169
【０２５４】
軸電圧
2019527532.tif 000170
【０２５５】
及び
2019527532.tif 000171
【０２５６】
軸電圧
2019527532.tif 000172
【０２５７】
を取得する。その後、鎖交磁束観測法（例えば、モデル規範適応、スライディングモード制御等）によりモータのローターの鎖交磁束角度
2019527532.tif 000173
【０２５８】
を概算し、二相静止座標系における
2019527532.tif 000174
【０２５９】
軸電流
2019527532.tif 000175
【０２６０】
及び
2019527532.tif 000176
【０２６１】
軸電流
2019527532.tif 000177
【０２６２】
をパーク変換させることで、モータのｄ軸電流
2019527532.tif 000178
【０２６３】
及びｑ軸電流
2019527532.tif 000179
【０２６４】
を取得し、上記式（４）に示すようなものである。
【０２６５】
また、本発明の実施例において、制御モジュール３０は、ｄ軸の指定電流が０にされる（即ち、
2019527532.tif 000180
）制御方式によりモータを制御し、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式とは、ｄ軸の指定電流を０に設定してＰＩコントローラの指定信号とするとともに、上記式（４）で取得したｄ軸電流
2019527532.tif 000181
【０２６６】
をＰＩコントローラのフィードバック信号とし、ＰＩコントローラによる閉ループ調節を通じて、ｄ軸電流
2019527532.tif 000182
【０２６７】
が、指定電流に追従し、つまり、
2019527532.tif 000183
【０２６８】
に達する。このように、モータの電流は、すべて電磁トルクの発生に用いられ、電磁トルクと電機子電流とが線形比例関係にある。ＰＩコントローラによる閉ループ調節を行った後、モータのｄ軸電圧
2019527532.tif 000184
【０２６９】
は、上記式（５）に示すようなものである。
【０２７０】
その後、制御モジュール３０は、第１の指定電圧信号
2019527532.tif 000185
【０２７１】
及びモータのｄ軸電圧
2019527532.tif 000186
【０２７２】
に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出する。
【０２７３】
本発明の一実施例によれば、図４に示すように、制御モジュール３０は、第１の算出ユニット３１と第２の算出ユニット３２を含み、第１の算出ユニット３１は、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいてモータのｑ軸の指定電圧を算出し、第２の算出ユニット３２は、第１の算出ユニット３１に接続され、現時点のモータのｑ軸電圧を取得し、ｑ軸の指定電圧及び現時点のモータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点のモータのｑ軸電圧を算出する。
【０２７４】
具体的には、第１の算出ユニット３１は、上記式（６）によってモータのｑ軸の指定電圧
2019527532.tif 000187
【０２７５】
を算出することができる。加減速曲線は、直線加減速曲線、加速度可変曲線又は正弦曲線等を含むことができ、加減速曲線が直線加減速曲線である場合、第２の算出ユニット３２は、上記式（７）によって次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000188
【０２７６】
を算出し取得することができる。
【０２７７】
次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000189
【０２７８】
を取得した後、制御モジュール３０は、該ｑ軸電圧
2019527532.tif 000190
【０２７９】
及びｄ軸電圧
2019527532.tif 000191
【０２８０】
に基づいてモータのベクトル制御を行う。
【０２８１】
本発明の実施例に係わるモータのベクトル制御装置によれば、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、モータの出力電圧がＰＰＭ信号のパルス幅に伴って変化することを実現し、これにより、最大回転数も電池の電圧に伴って変化し、電圧を制御量とすることで、所与のものとフィードバックされたものとの間で偏差が発生することはないとともに、正弦波電流を出力する方式により、従来の方形波制御に起因するトルクリップルを低減することができ、航空機のプロペラの振動と騒音を効果的に低減し、安定した姿勢の場合、パルス幅の変化が電圧の変化に変換され、回転数が急激に変化することがないため、閉ループ速度制御方式によって、速度の所与が速すぎることで航空機は定常状態でジッタが生じる問題を効果的に解決する。
【０２８２】
さらに、本発明の一実施例によれば、図４に示すように、制御モジュール３０は、電流取得ユニットと、第１の処理ユニット３３と、第２の処理ユニット３４とをさらに含み、電流取得ユニットは、モータのｑ軸電流を取得し、第１の処理ユニット３３は、電流取得ユニットに接続され、モータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行い、第２の処理ユニット３４は、第１の処理ユニット３３に接続され、振幅制限処理後のｑ軸電流に基づいて、次の時点のモータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う。
【０２８３】
つまり、第２の算出ユニット３２が次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000192
【０２８４】
を算出した後、第２の処理ユニット３４は、さらに、モータのｑ軸電流の振幅制限結果に基づいて、最終に出力した次の時点のモータのｑ軸電圧に対して調節及び振幅制限処理を行う。具体的には、第２の処理ユニット３４は、上記式（８）によって次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000193
【０２８５】
に対して調節及び振幅制限処理を行うことができ、振幅制限処理後のｑ軸ネガティブ振幅制限電圧
2019527532.tif 000194
【０２８６】
及びｑ軸ポジティブ振幅制限電圧
2019527532.tif 000195
【０２８７】
は、上記式（９）によって算出され取得されることができ、即ち、第１の処理ユニット３３は、上記式（９）によってモータのｑ軸電流に対してＰＩ調節及び振幅制限処理を行うことができる。
【０２８８】
具体的な電流制限は、次のとおり、行われる。
2019527532.tif 000196
【０２８９】
の場合、ＰＩコントローラを経た後、負の振幅制限電圧
2019527532.tif 000197
【０２９０】
を得て、そして、出力した次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000198
【０２９１】
に該負の値を重畳することで、出力したｑ軸電圧
2019527532.tif 000199
【０２９２】
を小さくし、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000200
【０２９３】
が小さくされた後、ｑ軸電流
2019527532.tif 000201
【０２９４】
もこれに応じて小さくなり、負のフィードバック閉ループシステムが形成される。負のフィードバック閉ループ制御によって、システムのポジティブ最大電流がｑ軸最大電流
2019527532.tif 000202
【０２９５】
を超えないようにすることができるとともに、加速中に設定された最大電流で加速することを実現することができ、モータの応答速度を高める。
【０２９６】
2019527532.tif 000203
【０２９７】
の場合、振幅制限処理により、
2019527532.tif 000204
【０２９８】
及び
2019527532.tif 000205
【０２９９】
は０に設定され、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000206
【０３００】
がｑ軸の指定電圧
2019527532.tif 000207
【０３０１】
に追従して変化することを実現する。
【０３０２】
2019527532.tif 000208
【０３０３】
の場合、ＰＩコントローラを経た後、正の振幅制限電圧
2019527532.tif 000209
【０３０４】
を得て、出力した次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000210
【０３０５】
にこの値を重畳することで、出力したｑ軸電圧
2019527532.tif 000211
【０３０６】
を大きくし、ｑ軸電圧
2019527532.tif 000212
【０３０７】
が大きくされた後、ｑ軸電流
2019527532.tif 000213
【０３０８】
もこれに応じて大きくなり、負のフィードバック閉ループシステムが形成され、電流振幅制限作用を達成する。
【０３０９】
最後に、制御モジュール３０は、上記式（８）で得られた次の時点のモータのｑ軸電圧
2019527532.tif 000214
【０３１０】
及び上記式（５）で得られたｄ軸電圧
2019527532.tif 000215
【０３１１】
を、ＳＶＰＭＷ（Space Vector Pulse Width Modulation、空間ベクトルパルス幅変調）方式により出力信号として６パスＰＷＭ信号に変換し、パワースイッチを駆動してモータを制御する。
【０３１２】
このため、本発明の実施例に係わるモータのベクトル制御装置は、順逆方向の最大電流を制御することで、モータが最大トルクで加減速運転することを実現し、システムの応答速度を高める。
【０３１３】
本発明の実施例によるモータのベクトル制御装置では、受信モジュールはＰＰＭ信号を受信し、電圧指定モジュールは、ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得し、制御モジュールは、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得し、第１の指定電圧信号及びモータのｄ軸電圧に基づいて次の時点のモータのｑ軸電圧を算出し、モータのｄ軸電圧及び次の時点のモータのｑ軸電圧に基づいてモータのベクトル制御を行う。該装置は、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動と騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決し、また、順逆方向の最大電流を制御することで、モータが最大トルクで加減速運転することを実現し、システムの応答速度を高める。
【０３１４】
また、本発明の実施例は、上述したモータのベクトル制御装置を備える航空機をさらに提供する。
【０３１５】
本発明の実施例は、記憶媒体をさらに提供し、該記憶媒体は、記憶されているプログラムを含み、前記プログラムは稼動すると、前記記憶媒体のある装置が上述したモータのベクトル制御方法を実行するように制御する。
【０３１６】
記憶媒体は、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する機能と、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する機能と、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得する機能と、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータのベクトル制御を行う機能とを実行するためのプログラムを記憶する。
【０３１７】
上記記憶媒体は、さらに、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得する機能と、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する機能とを実行するためのプログラムを記憶してもよい。
【０３１８】
上記記憶媒体は、さらに、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得する機能と、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する機能とを実行するためのプログラムを記憶してもよい。
【０３１９】
上記記憶媒体は、さらに、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する機能と、現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得する機能と、前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出する機能とを実行するためのプログラムを記憶してもよい。
【０３２０】
本発明の実施例は、プロセッサをさらに提供し、前記プロセッサは、プログラムを動作させ、前記プログラムは稼動すると、上述したモータのベクトル制御方法を実行する。
【０３２１】
プロセッサは、パルス位置変調ＰＰＭ信号を受信する機能と、前記ＰＰＭ信号に基づいてモータの第１の指定電圧信号を取得する機能と、ｄ軸の指定電流が０にされる制御方式により、モータのｄ軸電圧を取得する機能と、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出し、前記モータのｄ軸電圧及び次の時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて前記モータにのベクトル制御を行う機能とを有するプログラムを実行する。
【０３２２】
プロセッサは、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得する機能と、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する機能とを有するプログラムを実行してもよい。
【０３２３】
プロセッサは、前記ＰＰＭ信号のパルス幅を取得する機能と、前記ＰＰＭ信号のパルス幅に基づいて前記第１の指定電圧信号を取得する機能とを有するプログラムを実行してもよい。
【０３２４】
上記プロセッサは、前記第１の指定電圧信号及び前記モータのｄ軸電圧に基づいて前記モータのｑ軸の指定電圧を算出する機能と、現時点の前記モータのｑ軸電圧を取得する機能と、前記ｑ軸の指定電圧及び前記現時点の前記モータのｑ軸電圧に基づいて、加減速曲線によって次の時点の前記モータのｑ軸電圧を算出する機能とを有するプログラムを実行してもよい。
【０３２５】
本発明の実施例に係わる航空機は、上述したモータのベクトル制御装置によって、電圧を直接指定する方式によりモータに対して最大トルク制御を行い、方形波制御に起因するトルクリップルを低減し、振動と騒音を低減することができるだけでなく、閉ループ速度制御を用いる場合に制御不能になる問題及びボディに激しいジッタが生じる問題を解決し、航空機全体の性能を向上させる。
【０３２６】
本発明の記述において、「第１」、「第２」といった用語は、説明のためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示又は暗示するもの、或いは、示される技術的特徴の数を暗に指示するものと理解してはならない。このため、「第１」、「第２」で限定された特徴は、少なくとも１つの該特徴を明示的又は暗示的に含んでいる。本発明の記述において、そうでないとする明確な指示がない限り、「複数」とは、少なくとも２つを意味し、例えば２つ、３つ等である。
【０３２７】
本発明において、そうでないとする明確な規定や指示がない限り、「取り付ける」、「繋がる」、「接続」、「固定」といった用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続してもよいし、取り外し可能に接続するか、一体となるように接続してもよい。また、機械的な接続であってもよいし、電気的な接続であってもよい。直接接続してもよいし、中間媒体を介して間接的に接続してもよく、さらに２つの素子の内部を連通させるか、２つの素子を相互作用させてもよい。当業者にとって、具体的な状況に基づいて本発明における上述した用語の具体的な意味を理解することができる。
【０３２８】
本明細書の記述において、「一実施例」、「一部の実施例」、「例」、「具体例」または「一部の実施例」等の表現は、該実施例又は例に記述された具体的な特徴、構造、材料又は特点が本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれていることを意味する。本明細書において、上述した用語の模式的な表現は、必ずしも同一の実施例又は例に対するものであるとは限らない。そして、記述された具体的な特徴、構造、材料又は特点は、いずれか１つ又は複数の実施例又は例において適切に組み合わせられてもよい。また、互いに矛盾しない限り、当業者は、本明細書に記述された異なる実施例又は例及び異なる実施例又は例の特徴を結合したり組み合わせたりすることができる。
【０３２９】
以上、本発明の実施例を示して説明したが、上述した実施例は、例示的なものであり、本発明を制限していると理解してはならない。当業者は、本発明の範囲内において上述した実施例に対して変化、修正、置き換えおよび変形が可能である。
【図１】
2019527532.tif 000280
【図２】
2019527532.tif 000281
【図３】
2019527532.tif 000282
【図４】
2019527532.tif 000283
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月9日(2019.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2019527532.tif 000284
2019527532.tif 000285
2019527532.tif 000286
2019527532.tif 000287